MADRID, 27 Sep. (EUROPA PRESS) -
Científicos han desarrollado un sensor orgánico ultraflexible, inofensivo para los humanos, impulsado por la luz solar, que actúa como un monitor cardiaco auto-alimentado. Anteriormente, desarrollaron una célula fotovoltaica flexible que podría incorporarse a los textiles.
En este estudio, integraron directamente un dispositivo sensorial, llamado transistor electroquímico orgánico, un tipo de dispositivo electrónico que se puede utilizar para medir una variedad de funciones biológicas, en una célula solar orgánica flexible. Al usarlo, fueron capaces de medir los latidos del corazón de las ratas y los humanos bajo condiciones de luz brillante.
Los dispositivos auto-alimentados que se pueden ajustar directamente en la piel o el tejido humano tienen un gran potencial para aplicaciones médicas. Podrían usarse como sensores fisiológicos para la monitorización en tiempo real de la función cardiaca o cerebral en el cuerpo humano. Sin embargo, la realización práctica no ha sido práctica debido al volumen de las baterías y al suministro insuficiente de energía, o por la interferencia de ruido del suministro eléctrico, lo que impide el amoldamiento y el funcionamiento a largo plazo.
El requisito clave para estos dispositivos es un suministro de energía estable y adecuado. Un avance clave en este estudio, publicado en 'Nature', es el uso de una superficie de nano-rejilla sobre los absorbentes de luz de la célula solar, lo que permite una alta eficiencia de foto-conversión (PCE) y la independencia del ángulo de luz.
Gracias a esto, los científicos lograron una PCE del 10,5 por ciento y una relación de alta potencia por peso de 11,46 vatios por gramo, acercándose al "número mágico" del 15 por ciento que hará que la energía fotovoltaica orgánica sea competitiva con sus contrapartes de base de silicio. Demostraron una disminución de PCE de solo el 25 por ciento (de 9,82 a 7,33 por ciento) bajo la prueba de compresión repetitiva (900 ciclos) y una mayor ganancia de PCE del 45 por ciento en comparación con dispositivos sin rejilla bajo un ángulo de luz de 60 grados.
FUNCIONA CON LUZ DE UN DÍA SOLEADO A LA SOMBRA
Para demostrar una aplicación práctica, los dispositivos sensoriales llamados transistores electroquímicos orgánicos se integraron con células solares orgánicas en un sustrato ultrafino (1 m) para permitir la detección auto-alimentada de los latidos cardiacos en la piel o para registrar señales de electrocardiograma (ECG) directamente en el corazón de una rata.
Los investigadores descubrieron que el dispositivo funcionaba bien con un nivel de iluminación de 10.000 lux, que es equivalente a la luz que se ve cuando uno está a la sombra en un día claro y soleado, y experimentó menos ruido que dispositivos similares conectados a una batería, presumiblemente debido a la falta de cables eléctricos.
Según Kenjiro Fukuda, del Centro RIKEN para Ciencia de la Materia Emergente, en Japón, "este es un buen paso adelante en la búsqueda de dispositivos de monitorización médica auto-alimentados que puedan colocarse en el tejido humano". "Hay algunas tareas importantes que quedan, como el desarrollo de dispositivos flexibles de almacenamiento de energía, y continuaremos colaborando con otros grupos para producir dispositivos prácticos", añade.
Y concluye: "Es importante destacar que para los experimentos actuales trabajamos en la parte analógica de nuestro dispositivo, que alimenta el dispositivo y realiza la medición. También hay una parte del dispositivo digital basada en silicio, para la transmisión de datos, y el trabajo adicional en esa área también ayudará a que estos dispositivos sean prácticos". La investigación fue llevada a cabo por RIKEN en colaboración con investigadores de la Universidad de Tokio.
